Автотракторные двигатели принцип работ
Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.
На современных автомобилях и тракторах применяются тепловые двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива и превращение выделяемого при этом тепла в механическую работу происходят внутри цилиндра двигателя.
Все двигатели внутреннего сгорания принято классифицировать по: – роду применяемого топлива — двигатели, работающие на жидких топли-вах (бензине или дизельном топливе), и двигатели, работающие на газообразных топливах (сжатом и сжиженном газе); – способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси — двигатели с внешнем смесеобразованием и электрическим зажиганием рабочей смеси (карбюраторные и газовые) и двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением топлива от высокой температуры сжатого воздуха — дизельные; – способу осуществления рабочего цикла — двигатели четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала, и двигатели двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два такта (один оборот коленчатого вала); – числу и расположению цилиндров — двигатели одноцилиндровые и многоцилиндровые; однорядные (цилиндры расположены в один ряд) и двухрядные (V-образные), когда два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу; с горизонтальным расположением цилиндров; – рабочему объему; – способу охлаждения — с жидкостным или воздушным охлаждением.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Выбор типа двигателя зависит от его назначения и предъявляемых к нему требований по части топлива, габаритных размеров, мощности и других показателей. На современных автомобилях и тракторах устанавливают карбюраторные и дизельные двигатели. На некоторых автомобилях за рубежом применяют роторные двигатели и газотурбинные установки.
Основные понятия и определения
Классификация и принцип действия автотракторных двигателей.
Общее устройство и работа автотракторных двигателей
Двигатели внутреннего сгорания принято классифицировать по:
1. Роду применяемого топлива – двигатели, работающие на жидком топливе (бензине, керосине или дизельном топливе) и двигатели, работающие на газообразном топливе (сжатом и сжиженом газе);
2. Способу смесеодразования и воспламенения рабочей смеси – двигатели, с внешним смесеобразованием и электрическим зажиганием рабочей смеси (карбюраторные и газовые) и двигатели с внутренним смесеодразованием и воспламенением топлива от высокой температуры сжатого воздуха – дизельные;
3. Числуцилиндров и их расположению – одноцилиндровые и многоцилиндровые; однорядные и многорядные (V – образные), когда цилиндры расположены под углом друг к другу; с горизонтальным расположением цилиндров (опозитные);
4. Типу силового механизма – поршневые и роторные (Ванкеля);
5. Рабочему объему в литрах;
6. Способу охлаждения – с жидкостным или воздушным охлаждением.
Выбор типа двигателя зависит от его назначения и предъявляемым к нему требований по части топлева, условия работы, габаритных размеров, мощности и др. показателей.
В поршневых двигателях расширяющиеся при сгорании рабочей смеси газы перемещают поршень, возвратно – поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.
В двигатели с внешним смесе образованием и с принудительным воспламенением (карбюраторных) горючая смесь абразуется в не целиндров в специальном приборе – карбюраторе, а воспламеняется в цилиндре електрической искрой.
В двигателях с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия (дизелях) рабочая смесь абразуется в процесе впрыскивания топлива в цилиндр, а за тем самовоспламеняется под воздействием высокой температуры (500-600 0 С) сжатого в цилиндре воздуха.
В роторных двигателях расширяющиеся газы воздействуют на вращающуюся деталь – ротор.
2.2. Основные механизмы и системы двигателей внутреннего сгорания.
ДВС представляют собой совокупность механизмов и систем, выполняющих определенные функции.
Крывошипно – шатунный механизм осуществляет рабочий цикл двигателя и преобразует прямоленейное возвратно – поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из цилиндра 4, закрытого головкой 8. Поршень 6 с помощью пальца 7 и шатуна 5 соединен с коленчатым валом 1, имеющим на хвостовике масивный маховик 2. Механизм установлен в блоке картера 3, закрытом с низу подоном, являющимся резервуаром для смазочной системы.
 Рис.21. Схема двигателя: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3 — остов двигателя; 4— цилиндр; 5—шатун; 6—поршень; 7 — поршневой палец; 8 — головка цилиндра;9 — клапаны; 10 — передаточные детали; 11 — кулачковый вал; 12—распределительные шестерни |
Механизм газораспределения предназначена для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и своевременного удаления из цилиндра отработавщих газов. Он состоит из распределительного вала 11, шестерен 12 для привода распределительного вала, штанг 10 с коромыслами, подпружиненых кларанов 9.
Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей двигателя, что уменьшает потери на трение, замедляет износ, охлаждает поверхности и очищает детали от продуктов изнашивания. Смазочная система состоит из резервуара для масла, маслянного насоса, фильтров и маслопроводов.
Система охлаждения служит для отвода избыточного тепла от нагретых деталей двигателя. Она бывает жидкостной или воздушной. Жидкостная система охлаждения состоит из рубашки охлаждения, радиатора, водяного насоса, вентилятора, термостата, патрубков. Система воздушного охлаждения состоит из теплоотводящих ребер, вентилятора, кожуха и щитков, направляющих воздушный поток для отвода тепла.
Система зажиганияпредназначена для воспламенения рабочей смеси от электрической искры в карбюраторных двигателях.
Система питанияслужит для приготовления горючей смеси и подвода ёё в цилиндры (карбюраторные и газовые двигатели) или для подачи топлива в цилиндры и наполнения их воздухом (дизели). Система питания карбюраторных и газовых двигателей состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного воздушного фильтров, подкачивающего насоса, карбюратора или смесителя, впускной и выпускной труб.
В систему питания дизеля входят те же детали и приборы с той лишь разницей, что нет карбюратора, а установлен топливный насос высокого давления и форсунки.
Регулятор скорости вращения коленчатого вала двигателя – это устройство автоматически поддерживающее заданный скоростной режим (частоту вращения коленчатого вала) двигателя при изменениях нагрузки.
Система пуска предназначена для пуска двигателя. К ней относятся: пусковой бензиновый двигатель или электрический стартер, декомпрессионный механизм, приборы подогрева воды и воздуха.
Расмотрим схему работы кривошипно – шатунного механизма. При сгорании рабочей смеси в цилиндре увеличивается давление газов на поршень, последний перемещается и вращает коленчатый вал. Крайние положения поршня, когда он как бы останавливается и начинает движение в обратную сторону, называются мертвыми точкамимеханизма. Таким точек две: верхняя (ВМТ) и нижняя (НМТ), (рис.2.2.).
Путь, пройденный поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня S. Часть рабочего процесса, совершаемая за один ход поршня называется тактом.
Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180 0 (полуоборот). Ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа
S = 2R
Пространство над поршнем, находящимся в ВМТ называется объемом V камеры сгорания, а пространство, расположенное над поршнем, когда он находится в НМТ – полным объёмом цилиндра,
Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом Vh. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом двигателя Vhi .
где і — число цилиндров двигателя.
При положении поршня в ВМТ весь воздух, ранее занимавший полный объем цилиндра, будет сжат в камере сгорания.
Число, показывающее, во сколько раз уменьшится объем воздуха, (или рабочей смеси) в цилиндре двигателя, называется степенью сжатия.
.
Для непрерывной работы двигателя в его цилиндрах в строгой последовательности должны происходить периодически повторяющиеся процессы – впуск, сжатие, сгорание и расширение газов, впуск.
Совокупность последовательных процессов, периодически повтоящихся в каждом цилиндре и обеспечивающих работудвигателя, называется рабочим циклом двигателя.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня, или за два оборота коленчатого вала, называется четырехтактными, а те, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала – двухтактными.
Работа двигателя за один цикл определяется по индикаторной диаграмме (рис. 2.3), которая предствавляет собой график зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты р-V). Индикаторная диаграмма снимается на работающем двигателе специальным прибором – индикатором.
Принцип работы и особенности конструкции двигателя внутреннего сгорания
Сегодня на автомобилях используются различные по своей конструкции двигатели внутреннего сгорания, которые могут оснащаться турбинами, что обеспечивает повышение мощности и великолепную топливную экономичность.
Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, который отвечает за динамические характеристики машины, ее мощность и приёмистость. Сегодня на современных автомобилях используются различные типы двигателей, атмосферные и турбированные агрегаты, которые могут работать на бензине, дизеле и других видах топлива. Поговорим поподробнее о том, какие существуют двигатели внутреннего сгорания, опишем их конструкцию и расскажем о работе силовых агрегатов.
Разновидности двигателей внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой агрегат, в котором происходит сгорание топлива, что позволяет преобразовать энергию в механическую силу, приводящую в движение колёса автомобиля. На сегодняшний день распространение получили следующие типы двигателей внутреннего сгорания:
1) поршневые агрегаты;
2) газотурбинные двигатели;
3) роторно-поршневые ДВС.
Самым популярным типом силовых агрегатов являются поршневые двигатели, которые могут выполняться атмосферными или дополнительно оснащаются турбинами, обеспечивающими отличную мощность и великолепные топливно-экономичные характеристики. Если в прошлом наибольшим спросом пользовались многолитровые атмосферные двигатели, то сегодня большинство автопроизводителей переходят на турбированные агрегаты, рабочий объем которых составляет не более 2-2,5 литров, а мощность может достигать 300 лошадиных сил.
К преимуществам поршневых двигателей можно отнести следующее:
1) относительная простота конструкции;
2) надежность и долговечность;
3) универсальность использования;
4) лёгкость ремонта.
Основным недостатком атмосферных двигателей являлся их существенный вес и посредственные показатели топливной экономичности, которые сочетались с небольшой мощностью таких агрегатов. Решить проблемы удалось путём установки сразу нескольких небольших по своему размеру турбин, что исключает возникновение турбоямы, то есть провала мощности на низких оборотах, при этом такой мотор потребляет меньше топлива, имеет легкий вес и отличается великолепной мощностью.
В зависимости от своего вида топлива принято разделять бензиновые, дизельные, газовые и спиртовые агрегаты. Последнее не получили должного распространения и встречаются преимущественно в Латинской Америке. Наибольшим спросом изначально пользовались бензиновые двигатели, которые многие автовладельцы в целях экономии переводили на газ. Однако сегодня наибольшую популярность получили дизельные моторы, которые одновременно мощные, отличаются великолепной топливной экономичностью, и при этом на них удалось решить проблемы с повышенной шумностью и существенной вибрацией.
В восьмидесятых и девяностых годах многие автопроизводители пытались выпускать свои машины с газотурбинными и ротор-поршневыми двигателями, однако такие моторы в силу сложности своей конструкции не получили должного распространены на рынке. Сегодня они, если и встречаются, то в Японии и странах Азии, а в Европе и России являются настоящей экзотикой.
Особенности конструкции
Современный двигатель внутреннего сгорания полностью управляется автоматикой и может существенно отличаться своей конструкцией. Стандартные агрегаты включают следующие блоки и узлы:
1) система управления;
2) выхлопная система и охлаждение;
3) зажигание в бензиновых моторах;
4) система смазки агрегата;
5) впуск и топливная система;
6) кривошипно-шатунный механизм;
7) газораспределительная система.
Корпус двигателя будет состоять из головки блока цилиндров, сверхпрочного блока цилиндров, а также кривошипно-шатунного механизма, который превращает движение коленвала во вращение привода и колес. С каждым годом конструкция двигателей неизменно усложняется, что является веянием времени, так как необходимо обеспечить улучшение топливно-экономических показателей, повысить мощность агрегатов, одновременно снизив их токсичность выхлопа.
Более 99% используемых на автомобилях ДВС являются четырехтактным, что позволяет обеспечить ровную работу агрегата, без провала мощности и выраженной детонации. Принцип их работы основывается на расширении газов при сгорании, что позволяет приводить в движение коленвал двигателя. В течение первых двух тактов – впуска и сжатия поршень будет двигаться вниз, а в последующем на рабочем ходу и выпуске происходит его быстрое движение вверх. Работа всех цилиндров полностью согласована, что позволяет обеспечить нужную мощность и ровное без провалов вращение коленвала, то есть двигатель выдает крутящий момент на коробку передач и далее на ведущие колёса.
В последние годы существенно усложнилась конструкция впрыска, который состоит из специальных форсунок, обеспечивающих веерное распыление топлива с каплями размером в несколько микрон. Только так удается обеспечить полное сгорание топлива, соответственно улучшается отдача мотора и сокращается расход бензина и дизеля. Вся работа как впрыска, так и в целом двигателя управляется многочисленными электронными блоками, которые получают сигналы от десятков и сотен всевозможных датчиков.
Именно такое усложнение конструкции, которое в особенности отмечается на турбированных агрегатах, привело к тому, что существенно ухудшились показатели ресурса двигателей, если ранее возможен был самостоятельный ремонт, то сегодня машину при любых неисправностях приходится отгонять в сервис. Надежность двигателей пострадала, поэтому редко какой мотор может выдержать без капитального восстановления 200-300 тысяч километров. Тогда как ранее атмосферные моторы могли пробежать 1 000 000 километров и более.
Современные двигатели крайне критичны к качеству и регулярности выполнения сервиса. Если автовладелец пренебрегает рекомендациями производителя авто или использует не слишком качественное масло и антифриз, то в скором времени появляются серьезные проблемы, устранение которых может обойтись в круглую сумму. То же самое касается качества топлива. Стоит несколько раз заправиться на АЗС с сомнительным бензином, как инжектор и форсунки начинают неправильно работать, появляется детонация, выраженная дрожь, а в скором времени автовладельцу приходится посещать сервис, меняя при этом дорогостоящие вышедшие из строя элементы впрыска.
Выводы
Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, который может выполняться атмосферным и турбированным, работать на бензине или дизеле. Современные моторы полностью управляются электроникой, они экономичны, одновременно имеют небольшой объем, с которого удаётся снять более 100 лошадиных сил с литра рабочего объема. Автовладельцу лишь необходимо обеспечить соответствующий правильный сервис агрегата, что и станет залогом беспроблемности эксплуатации авто и отсутствия серьезных поломок.
